高中物理人教版 (2019)必修 第三册电荷导学案

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册电荷导学案，共11页。学案主要包含了情景思辨，基础知识·准落实，核心要点·快突破，教学效果·勤检测等内容，欢迎下载使用。
知识点一 电荷
1.两种电荷：自然界的两种电荷， 和 。
2.电荷量：电荷的 ，常用Q或q表示，国际单位制单位是 ，简称 ，符号是 。
3.物体带电的本质
（1）原子的组成
（2）摩擦起电的原因
两个物体相互摩擦时， 从一个物体转移到另一个物体，原来呈电中性的物体由于 电子而带负电， 电子的物体则带正电。
（3）金属的微观结构
金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动，这种电子叫作 ，失去自由电子的原子便成为带正电的 。
知识点二 静电感应
1.静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或 ，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带 电荷，远离带电体的一端带 电荷的现象。
2.感应起电：利用 使金属导体带电的过程。
3.枕形导体感应起电的步骤
知识点三 电荷守恒定律
1.电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体 到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持 。
2.一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的 保持不变。
知识点四 元电荷
1.定义：实验发现的最小电荷量就是 所带的电荷量，这个最小的电荷量叫作元电荷，用符号e表示。
2.所有带电体的电荷量都是e的 ，电荷量是不能 变化的物理量。
3.元电荷的大小：现在公认的元电荷e的值为e＝1.602 176 634×10－19 C，在计算中通常取e＝ C。
4.电子的比荷：电子的电荷量e与电子的质量me之 。电子的比荷为eme＝1.76×1011 C/kg。
【情景思辨】
如图所示，当一个带电体C靠近导体时，由于电荷间的相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带上与带电体异种的电荷，远离带电体的一端带上与带电体同种的电荷。利用这种方式使物体带电的方法叫感应起电。
（1）感应起电说明带电体可以在不带电的物体内创造电荷。（ ）
（2）感应起电是利用静电感应，使电荷从物体的一部分转移到物体的另一部分的过程。（ ）
（3）先把A、B分开，然后移走C，A、B两端所带电荷都是负电荷。（ ）
（4）先把A、B分开，然后移走C，贴在A、B下部的金属箔片都闭合。（ ）
要点一 三种起电方式
【探究】
下面三幅图对应三种带电方式，试说明图甲、图乙、图丙分别对应哪种带电方式，电荷是如何转移的？
【归纳】
三种起电方式的对比
【典例1】 如图所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触。把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在A、B下部的金属箔都张开（ ）
A.此时A带正电，B带负电
B.此时A、B都带正电
C.移去C，则贴在A、B下部的金属箔都闭合
D.先把A和B分开，然后移去C，则贴在A、B下部的金属箔都闭合
尝试解答
1.如果天气干燥，晚上脱毛衣时，会听到“噼啪”的响声，还会看到电火花，关于这种现象产生的原因，下列说法正确的是（ ）
A.人身体上产生电流造成的
B.接触带电造成的
C.摩擦起电造成的
D.感应起电造成的
2.两个原来不带电的金属球B、C接触放置，将带负电的A球靠近B球（不接触），则（ ）
A.B球将带正电
B.C球不带电
C.用手摸一下B球，B球不再带电
D.将B、C分开，移走A，再将B、C接触，B球带正电
要点二 元电荷 电荷守恒定律
1.元电荷
（1）元电荷是最小的电荷量，而不是实物粒子，元电荷无正、负之分。
（2）虽然质子、电子所带的电荷量等于元电荷，但不能说质子、电子是元电荷。
2.两金属导体接触后电荷量的分配规律
（1）当两个导体材料、形状不同时，接触后再分开，只能使两者均带电，但无法确定电荷量的多少。
（2）若使两个完全相同的带电金属球相互接触，则有
【典例2】 甲、乙两个原来不带电荷的物体相互摩擦，结果发现甲物体带了1.6×10－15 C的电荷量（正电荷），下列说法正确的是（ ）
A.乙物体也带了1.6×10－15 C的正电荷
B.甲物体失去了104个电子
C.乙物体失去了104个电子
D.甲、乙两物体共失去了2×104个电子
尝试解答
1.关于元电荷，下列说法错误的是（ ）
A.所有带电体的电荷量的绝对值一定等于元电荷的整数倍
B.元电荷的值通常取e＝1.60×10－19 C
C.元电荷实际上是指电子和质子本身
D.元电荷e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的
2.（多选）甲、乙、丙三个物体最初均不带电，乙、丙是完全相同的导体，今使甲、乙两个物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后得知甲物体所带电荷量为＋1.6×10－15C，则对于最后乙、丙两个物体的带电情况，下列说法中正确的是（ ）
A.乙物体一定带有电荷量为8×10－16C的负电荷
B.乙物体可能带有电荷量为2.4×10－15 C的负电荷
C.丙物体一定带有电荷量为8×10－16 C的正电荷
D.丙物体一定带有电荷量为8×10－16 C的负电荷
要点三 验电器的原理和使用
【探究】
验电器结构简单，同学可以用自制的验电器进行一些探究实验。如图所示，首先使验电器带了负电荷，验电器的金属箔片张开，但是经过一段时间后发现该验电器的金属箔片几乎闭合了。为什么会出现这种现象？是验电器的电荷消失了吗？
【归纳】
1.验电器不带电时，其金属箔不张开。若用带电的金属棒靠近或接触验电器上的金属球，发生感应起电或接触起电，有一部分电荷转移到了金属箔上，则金属箔因为同种电荷相互排斥而张开。金属箔张开的角度越大，说明转移的电荷量越多，同时也说明金属棒带的电荷量越多。
2.若验电器本身带电（如带负电），其金属箔张开。如图所示。当用带电的金属棒A（如带正电）跟B接触时，因为电荷间的相互作用，验电器的金属箔可能出现两种现象：金属箔张角减小或先减小再增大。这是因为当A上正电荷较少时，A上的正电荷会与B上的负电荷中和，金属箔的张角就会减小。若A上正电荷较多，则A上的正电荷中和完B上原有的负电荷后，剩余的正电荷会使金属箔再张开。
【典例3】 （多选）如图所示，有一带正电的验电器，当一个金属球A靠近验电器上的金属球B时，验电器中金属箔的张角减小，则（ ）
A.金属球A可能不带电
B.金属球A一定带大量正电荷
C.金属球A可能带大量负电荷
D.金属球A一定带大量负电荷
尝试解答
1.吉尔伯特制作了第一只验电器，后来，英国人格雷改进了验电器，其结构如图所示，验电器原来带正电，如果用一根带大量负电的金属棒接触验电器的金属球，金属箔的张角将（ ）
A.先变小后变大B.变大
C.变小D.先变大后变小
2.如图所示，用带正电的带电体A靠近（不接触）不带电的验电器的金属球，则（ ）
A.验电器的金属箔片张开，因为整个验电器都带上了正电
B.验电器的金属箔片张开，因为整个验电器都带上了负电
C.验电器的金属箔片张开，因为验电器的两金属箔片都带上了正电
D.验电器的金属箔片不张开，因为带电体A没有和验电器的金属球接触
1.如图所示，将一束塑料丝一端打结，并用手迅速向下捋塑料丝多次，观察到这束塑料丝下端散开了，产生这种现象的主要原因是（ ）
A.塑料丝之间相互感应起电B.塑料丝所受重力小，自然松散
C.塑料丝受到空气浮力作用而散开D.由于摩擦起电，塑料丝带同种电荷而相互排斥
2.如图所示，起初用绝缘柱支持的导体A和B彼此接触，且均不带电。手握绝缘棒把带正电荷的物体C移近导体A，但不接触，把A、B分开后，A带上－1.0×10－8 C的电荷，则下列说法正确的是（ ）
A.B得到1.0×108个电子B.B失去1.0×108个电子
C.B带－1.0×10－8 C电荷D.B带＋1.0×10－8 C电荷
3.（多选）M和N是两个都不带电的物体。它们互相摩擦后，M带正电荷2.72×10－9 C，下列判断正确的有（ ）
A.在摩擦前M和N的内部没有任何电荷
B.摩擦过程中电子从M转移到N
C.N在摩擦后一定带负电荷2.72×10－9 C
D.M在摩擦过程中失去1.7×1010个电子
4.如图所示，不带电的导体B在靠近带正电的导体A后，P端和Q端分别感应出负电荷和正电荷，则以下说法正确的是（ ）
A.若用导线将Q端接地，然后断开，再取走A，则导体B将带负电
B.若用导线将Q端接地，然后断开，再取走A，则导体B将带正电
C.若用导线将Q端接地，然后断开，再取走A，则导体B将不带电
D.若用导线将P端接地，然后断开，再取走A，则导体B将带正电
1.电荷
【基础知识·准落实】
知识点一
1.正电荷 负电荷 2.多少 库仑 库 C 3.（1）带正电 不带电 带负电 相等 （2）电子 得到 失去 （3）自由电子 离子
知识点二
1.排斥 异种 同种 2.静电感应
知识点三
1.转移 不变 2.代数和
知识点四
1.电子 2.整数倍 连续 ×10－19 4.比
情景思辨
（1）× （2）√ （3）× （4）×
【核心要点·快突破】
要点一
知识精研
【探究】 提示：图甲对应接触带电；图乙对应摩擦带电；图丙对应感应带电。图甲中，电荷在球与人体间转移，图乙中，电荷在玻璃棒与丝绸间转移，前两者电荷均是从一个物体转移到另一物体，图丙中，电荷在导体内部从导体的一部分转移到另一部分。
【典例1】 C 将一带正电荷的物体C置于A附近，由于静电感应，此时A带负电，B带正电，A、B错误；移去C，由于A、B中正、负电荷中和，则贴在A、B下部的金属箔都闭合，C正确；先把A和B分开，然后移去C，此时A带负电，B带正电，贴在A、B下部的金属箔都张开，D错误。
素养训练
1.C 脱毛衣时由于摩擦起电，衣服间产生异种电荷，当电荷积累到一定程度时，会产生电火花，并伴有“噼啪”的响声，选项C正确，A、B、D错误。
2.A 带负电的A球靠近B球（不接触），由于静电感应使B球带正电，C球带负电，故A正确，B错误；人体是导体，用手摸一下B球，B球与人体、地球构成整体，大地是远端，带负电，B球是近端，带正电，故C错误；将B、C分开，移走A，B球带正电，C球带等量的负电，再将B、C接触，C上的负电荷转移到B上，从而使B、C都不带电，故D错误。
要点二
知识精研
【典例2】 B 甲、乙两个物体相互摩擦，甲带1.6×10－15 C的正电荷，那么由电荷守恒定律可知，乙应带1.6×10－15 C 的负电荷，即甲失去了104个电子，乙得到了104个电子，故B正确。
素养训练
1.C 所有带电体的电荷量的绝对值一定等于元电荷的整数倍，选项A正确；元电荷的值通常取e＝1.60×10－19 C，选项B正确；元电荷是最小的电荷量，不是指电子和质子本身，选项C错误；元电荷e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的，选项D正确。
2.AD 甲、乙、丙三个物体原来都不带电，甲、乙两个物体相互摩擦导致甲物体失去电子而带1.6×10－15 C的正电荷，乙物体得到电子而带1.6×10－15 C的负电荷；乙物体与不带电的丙物体相接触，由于乙、丙两物体完全相同，故乙、丙两物体带等量负电荷，由电荷守恒定律可知乙、丙两物体最终所带电荷量均为8×10－16 C，A、D正确。
要点三
知识精研
【探究】 提示：验电器上所带负电荷减少的主要原因是潮湿的空气可以导电，电子被导走了。该现象是由电子的转移引起的，验电器的电荷并没有消失，仍然遵循电荷守恒定律。
【典例3】 AC 验电器的金属箔之所以张开，是因为它们都带有正电荷，张开角度的大小取决于两金属箔带电荷量的多少。如果A球带大量负电荷，靠近验电器的B球时，根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引可知，B球上的自由电子将向金属箔移动，使得金属箔上所带正电荷减少，从而使两金属箔张角减小；如果A球不带电，在靠近B球时，发生静电感应现象，使A球靠近B球的一面出现负的感应电荷，而背向B球的一面出现正的感应电荷，A球上的负的感应电荷反过来使验电器上的负电荷向金属箔移动，效果与A球带负电相同，从而使金属箔张角减小，选项A、C正确，B、D错误。
素养训练
1.A 带大量负电的金属棒接触验电器的金属球是接触起电，验电器上所带的正电荷先与负电荷中和，验电器带电量减少，金属箔张角变小；中和完后，多余的负电荷又会转移到验电器上，使金属箔的张角再次变大。
2.C 带正电的带电体A靠近原来不带电的验电器的金属球，因为异种电荷相互吸引，电子受到吸引移动到金属球上，所以金属球带负电，金属箔片失去电子带正电，由于同种电荷相互排斥，金属箔片张开，故C正确，A、B、D错误。
【教学效果·勤检测】
1.D 由于不同物质对电子的束缚本领不同，当手与塑料丝摩擦时，使塑料丝带上了同种电荷，而同种电荷相互排斥，因此会观察到塑料丝散开，D正确，A、B、C错误。
2.D 由静电感应知，导体A聚集负电荷，导体B聚集正电荷，导体A得到电子，导体B失去电子，电子数为n＝qe＝1.0×10－81.6×10－19个＝6.25×1010个，A、B错误；根据电荷守恒定律可得，A带上－1.0×10－8 C的电荷，则B带＋1.0×10－8 C电荷，C错误，D正确。
3.BCD 在摩擦前，物体内部存在着等量的异种电荷，对外不显电性，A错误；M失去电子带正电，N得到电子带负电，所以电子是从M转移到N，B正确；在摩擦起电过程中，得失电子数目是相等的，根据电荷守恒定律，M带正电荷2.72×10－9 C，则N一定带负电荷2.72×10－9 C，C正确；M失去的电子数为n＝qe＝2.72×10－91.60×10－19个＝1.7×1010个，D正确。
4.A 不带电的导体B在靠近带正电的导体A时，导体B上的自由电子会向P端运动，导体B的P端因有了多余的电子而带负电，Q端因缺少电子而带正电；若用导线接地，无论接导体的任何部位，正电荷都将被大地的负电荷中和，断开接地线，再取走A，导体B将带负电，故A正确。
课标要求
素养目标
1.通过实验，了解静电现象。
2.能用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象
1.初步形成电荷的概念，理解电荷守恒定律。（物理观念）
2.明确不同的起电方式和不同起电方式的实质。（科学思维）
3.知道正、负电荷的规定及电荷间相互作用的规律。（物理观念）
4.了解验电器的构造、原理，并借助验电器感受摩擦起电、感应起电的过程。（科学推理）
第一步：靠近
第二步：分开
第三步：移走
摩擦起电
感应起电
接触起电
现象
两物体带上等量异种电荷
导体两端出现等量异种电荷
导体带上与带电体同性的电荷
原因
不同物质原子核对电子的束缚能力不同。束缚能力强的得电子，带负电；束缚能力弱的失电子，带正电
电子在电荷间相互作用下发生转移，近端带异种电荷，远端带同种电荷
在电荷间相互作用下，电子从一个物体转移到另一个物体上
实质
电子在物体之间或物体内部的转移
说明
无论哪种起电方式，发生转移的都是电子，正电荷不会发生转移